光电子技术——光纤与光纤技术简介

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1、光纤与光纤制造工艺1光纤简介光纤制造工艺主要光纤产品介绍光纤技术发展概况内容21.光纤简介31.光纤简介什么是光纤（opticalfiber)？光纤是光导纤维的简称。光纤是以光脉冲的形式来传输信号，材质以玻璃或有机玻璃为主的网络传输介质。电信号光发送机光接受机电信号光纤4光纤结构光纤由三部分组成：◆芯层（core）◆包层（cladding）◆涂覆层（coating）－内层（bufferlayer）－外层（toplayer）芯层:SiO2+Ge+F包层:SiO2+F内涂覆层:丙烯酸树脂外涂敷层:丙烯酸树脂1.光纤简介5光纤分类光纤信号处理光纤通信用光纤非通

2、信用光纤单模光纤（SM）多模光纤（MM）特种光纤光纤传感光纤测量其它光学系统1.光纤简介61.光纤简介模式（mode）概念模式是指光的在光纤中的传输方式（电磁场分布形式）。光纤中能够传导的模式是由光纤结构参数所决定的。外界激励只能激励起光纤中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。模式是光波动方程的解。它对应于波动方程某一本征值并满足全部边界条件。每一个模式对应于沿光纤轴向传播的一种电磁波。7单模与多模光纤阶跃型多模单模光纤1.光纤简介8光纤几何尺寸★芯径单模光纤：<10um;多模光纤：50um/62.5um★包层直径普通光纤：125um★涂覆层直径普通

3、光纤内层－170～200um外层－245um1.光纤简介125um245um9光纤工作原理光纤利用光在界面上的全反射原理进行工作。1.光纤简介10光纤剖面折射率示意图多模芯层包层芯层包层G.652G.6551.光纤简介11光纤通信原理光纤通信采用数字通信原理。010011010模拟信号数字信号模拟信号编码解码1.光纤简介12光纤通信网络单信道全光中继数字通信光--电--光中继的数字通信1.光纤简介13光纤通信特点1.光纤简介优点：信号损耗小，中继距离长；光纤为绝缘体不受电磁干扰；玻璃光纤不产生电磁场，保密性高；重量轻，易于施工和运输；缺点：光纤制造工艺复

4、杂，生产成本较高；光纤连接复杂；配套光器件价格较高142.光纤制造工艺152.光纤制造工艺光纤制造基本过程制棒拉丝性能测试玻璃加工清洗包装入库162.光纤制造工艺预制棒介绍预制棒尺寸：－直径：φ60mm，φ80mm，φ150mm－长度：1m～2m制棒方法：－玻璃分相法－溶胶－凝胶法－气相沉积法预制棒要求：－高纯度；－准确的折射率分布172.光纤制造工艺预制棒制造工艺气相沉积法管外法管内法管外汽相沉积法（OVD）汽相轴向沉积法（VAD）改进的管内化学气相沉积法（MCVD）等离子体管内化学气相沉积法（PCVD）182.光纤制造工艺四种工艺在全球的大体市场份额

5、19管外汽相沉积法（OVD）优点：沉积速率高、预制棒体积大、原料纯度要求较低、生产率高不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低结论：擅长制造包层2.光纤制造工艺20汽相轴向沉积法（VAD）优点：沉积速率高、预制棒体积大、原料纯度要求较低、生产率高不足：折射率剖面粗糙、原料利用率低结论：擅长制造包层2.光纤制造工艺21改进的管内化学气相沉积法（MCVD）优点：投资少、操作运行较容易、工艺控制性好不足：原料利用率低、折射率剖面不够精确结论：擅长制造包层、纤芯制造仅次于PCVD2.光纤制造工艺22等离子体管内化学气相沉积法（PCVD）优点：沉积层薄、工艺控制性强、折

6、射率剖面精确原材料利用率高不足：原料要求纯度高、沉积速率低结论：擅长制造纤芯2.光纤制造工艺23PCVD工艺的优势★原材料利用率高四氯化硅SiCl4～100%四氯化锗GeCl4～85％氟C2F6～90%----节约原材料，降低成本，有利环保★沉积层数高达3000层，可精确控制折射率的分布，可良好地对各类光纤的色散进行控制生产出世界一流水平的高带宽多模光纤以及复杂结构的单模光纤★不需P2O5掺杂，有利于1550nm的衰减★对氢损的影响不敏感2.光纤制造工艺24涂覆层石英套管石英衬管芯层包层包层沉积层石英管PCVD工艺流程PCVD沉积芯棒测试套棒筛选成品包装

7、光纤测试拉丝熔缩2.光纤制造工艺25PCVD沉积反应机理SiCl4+O2→SiO2+2Cl2GeCl4+O2→GeO2+2Cl2优点沉积层非常薄工艺控制性强折射率剖面精确原材料利用率高2.光纤制造工艺谐振腔等离子体SiCl4+GeCl4+C2F6+O2石英管真空泵磁控管PCVD炉体26熔缩设备经PCVD沉积好的管子在熔缩车床上熔缩成一实心预制棒。2.光纤制造工艺27芯棒测试套棒熔缩好的芯棒经设备测试确定芯棒质量2.光纤制造工艺28Fusiongroup1Fusiongroup2Furnace2.光纤制造工艺RITCoating1stCoating2ndF

8、eederCapstanTake-upunitMeasurement1Measu